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Theta-Konnektivität im Arbeitsgedächtnis (STAR)

6. November 2025 aktualisiert von: University of North Carolina, Chapel Hill

Kausale Rolle der Theta-Konnektivität bei der Kontrolle des Arbeitsgedächtnisses

Die Teilnehmer führen eine kognitive Kontrollaufgabe durch. Während der Aufgabe werden rhythmische Züge transkranieller Magnetstimulation an den präfrontalen Kortex und den parietalen Kortex abgegeben. Die Teilnehmer werden auf ihre Fähigkeit zur Durchführung der Aufgabe überprüft. Magnetresonanztomographie wird verwendet, um interessierende Regionen zu lokalisieren, auf die abgezielt werden soll. Die Elektroenzephalographie wird gleichzeitig mit der Stimulation erfasst.

Studienübersicht

Detaillierte Beschreibung

Diese Studie ist eine Pilotstudie mit fünf Sitzungen mit transkranieller Magnetstimulation (TMS), Elektroenzephalographie (EEG) und Magnetresonanztomographie (MRT), um die neuronale Oszillationsgrundlage des Output-Gating zu verstehen. Die erste Sitzung des Experiments wird eine Screening-Sitzung sein, in der die Teilnehmer ihre schriftliche Einwilligung zur Teilnahme erteilen, auf Farbenblindheit untersucht werden, Fragebögen ausfüllen und eine Arbeitsgedächtnisaufgabe mit retrospektiven Hinweisen durchführen. Die Teilnehmer werden zur zweiten Sitzung eingeladen, wenn sie durch die Verwendung des informativen Retro-Hinweises im Vergleich zum nicht-informativen neutralen Hinweis einen prozentual korrekten Nutzen für ihr Arbeitsgedächtnis zeigen. Diese Sitzung wird auch verwendet, um die Anzahl der Elemente auszuwählen, die in der Arbeitsgedächtnisaufgabe für nachfolgende Sitzungen verwendet werden. Die Kriterien für die Schwierigkeitstitration sind eine Aufgabenleistung zwischen 60 % und 85 % korrekt für Retro-Cue-Versuche und ein Vorteil, der mindestens 5 % größer ist als bei neutralen Cue-Versuchen. Somit werden verschiedene Teilnehmer die Aufgabe mit einer unterschiedlichen Anzahl von Elementen ausführen, die in das Arbeitsgedächtnis kodiert werden sollen. Die hier beschriebene Titration der Aufgabenschwierigkeit ist entscheidend für Experimente, die kausale Manipulation verwenden (z. transkranielle Magnetstimulation), um die Leistung zu modulieren. Wenn die Teilnehmer an der Decke (nahezu 100 %) oder am Boden (nahezu zufällige Änderungen) arbeiten, wird sich jede experimentelle Manipulation des Verhaltens weniger wahrscheinlich auf die Leistung auswirken, da die Aufgabe zu „einfach“ oder zu „schwer“ ist. Für die zweite Sitzung des Experiments führen die Teilnehmer die Arbeitsgedächtnis-Retro-Cue-Aufgabe durch, während das EEG aufgezeichnet wird. Darüber hinaus erledigen die Teilnehmer eine einfache Farbwahrnehmungsaufgabe, bei der die Teilnehmer eine Farbe sehen und die passende Farbe aus dem Farbkreis auswählen. Diese Aufgabe testet die Genauigkeit der Wahrnehmung im gesamten Farbkreis. Die EEG-Daten aus der zweiten Sitzung werden vorverarbeitet und eine Morlet-Wavelet-Faltungsanalyse wird durchgeführt. Das resultierende Spektrogramm wird zwischen dem informativen Retro-Cue und dem nicht informativen neutralen Cue kontrastiert, um die Theta-Frequenz mit Spitzenamplitude im präfrontalen Kortex abzuleiten, und zwischen einem Links- und Rechts-Retro-Cue kontrastiert, um die Alpha-Frequenz mit Spitzenamplitude im parietalen Kortex abzuleiten. Diese Spitzenfrequenzen werden zur Stimulation in der vierten und fünften Sitzung verwendet. In der dritten Sitzung werden die Ermittler strukturelle und funktionelle MRT für jeden Teilnehmer erwerben. Die funktionellen MRT-Daten werden analysiert, um Regionen im vorderen mittleren Frontalgyrus und im hinteren intraparietalen Sulcus zu identifizieren, die innerhalb des frontal-parietalen "Executive Control"-Netzwerks funktionell verbunden sind. Eine frühere Metaanalyse von funktionellen MRT-Studien ergab, dass die Regionen mit maximaler Retro-Cue-Aktivität bei den Koordinaten des Montreal Neurological Institute (-40, 36, 28) für den vorderen mittleren Frontalgyrus und (-38, -48, 44) für den unteren liegen intraparietaler Sulkus. Daher werden die Ermittler das Suchlicht auf die anatomischen Orientierungspunkte und diese Koordinaten beschränken. Der Massenschwerpunkt in diesen Regionen wird in den nachfolgenden vierten und fünften Sitzungen zum Zielen mit TMS verwendet. In der vierten und fünften Sitzung wird die Stimulation zum Zeitpunkt relativ zu Retro-Cue, Frequenz und räumlicher Position basierend auf früheren Localizern geliefert. Während der Stimulation muss die Position der TMS-Spule mit einer Neuronavigationssoftware, die die Genauigkeit jedes TMS-Impulses relativ zum Ziel aufzeichnet, auf die Zielregion des Gehirns ausgerichtet werden. Bei jedem Versuch wird der Stimulationstyp zufällig ausgewählt, ausbalanciert und gemischt. Es wird nicht erwartet, dass die Wirkungen der rhythmischen TMS länger als ein paar Zyklen über die eigentliche Stimulation hinaus anhalten. Daher mischt das experimentelle Design die Stimulationsart zufällig innerhalb jedes Aufgabenblocks.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

71

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

    • North Carolina
      • Chapel Hill, North Carolina, Vereinigte Staaten, 27599
        • University of North Carolina at Chapel Hill

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 65 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Zwischen 18 und 35 Jahren
  • Rechtshändig
  • In der Lage, eine informierte Einwilligung zu erteilen
  • Normales bis korrigiertes Sehvermögen ohne Farbenblindheit haben
  • Bereit, alle Studienverfahren einzuhalten und für die Dauer des Studiums verfügbar zu sein. Englisch sprechen und verstehen
  • Die Teilnehmer werden nur dann zur zweiten Sitzung eingeladen, wenn sie in der Lage sind, die Aufgabe auszuführen. Das Kriterium zum Nachweis des interessierenden kognitiven Prozesses besteht darin, dass die Teilnehmer während Versuchen mit einem informativen Retro-Cue im Vergleich zu Versuchen mit einem nicht informativen neutralen Cue einen prozentual korrekten Nutzen für ihr Arbeitsgedächtnis zeigen müssen

Ausschlusskriterien:

  • Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) (derzeit in Behandlung)
  • Neurologische Störungen und Zustände, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:
  • Geschichte der Epilepsie
  • Krampfanfälle (außer Fieberkrämpfe im Kindesalter) Demenz
  • Geschichte des Schlaganfalls
  • Parkinson-Krankheit
  • Multiple Sklerose
  • Zerebrales Aneurysma
  • Hirntumore
  • Medizinische oder neurologische Erkrankung oder Behandlung einer medizinischen Störung, die die Teilnahme an der Studie beeinträchtigen könnte (z. B. instabile Herzerkrankung, HIV/AIDS, Malignität, Leber- oder Nierenfunktionsstörung)
  • Vorherige Gehirnoperation
  • Alle Gehirngeräte/-implantate, einschließlich Cochlea-Implantate und Aneurysma-Clips
  • Geschichte der aktuellen traumatischen Hirnverletzung
  • Nichtbestehen eines Tests auf Farbenblindheit
  • (Für Frauen) Schwangerschaft oder Stillzeit
  • Alles, was nach Ansicht des Prüfarztes den Teilnehmer einem erhöhten Risiko aussetzen oder die vollständige Einhaltung oder den Abschluss der Studie durch den Teilnehmer ausschließen würde

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Parallele Zuordnung
  • Maskierung: Single

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Theta-Stimulation
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird während der Durchführung einer kognitiven Kontrollaufgabe an den frontalen und parietalen Kortex abgegeben, während Elektroenzephalographie (EEG) aufgezeichnet wird. In der vierten und fünften Sitzung erfolgt die Stimulation mit Theta-Frequenz nahe der Null-Phasenverschiebung, Theta-Frequenz in Anti-Synchronität, arrhythmischer Stimulation in Synchronität nahe der Null-Phasenverschiebung und unabhängiger arrhythmischer Stimulation. Die arrhythmische Stimulation in Synchronität nahe der Null-Phasenverschiebung und die unabhängige arrhythmische Stimulation werden sowohl in der vierten als auch in der fünften Sitzung als aktive Kontrolle durchgeführt. Jede Sitzung ist durch mindestens einen Tag als Auswaschperiode getrennt.
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in Theta-Frequenz (ungefähr 6 Hz) mit einer Phasenverzögerung von nahezu Null abgegeben.
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in Theta-Frequenz (ungefähr 6 Hz) mit einem 180-Grad-Phasenversatz, antisynchron, geliefert.
Die rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in einem arrhythmischen Muster mit einer Phasenverzögerung von nahezu Null abgegeben, die in der Dauer an die rhythmische Stimulation für diese Sitzung angepasst ist.
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in verschiedenen unabhängigen arrhythmischen Mustern abgegeben, deren Dauer an die rhythmische Stimulation für diese Sitzung angepasst ist.
Experimental: Alpha-Stimulation
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird während der Durchführung einer kognitiven Kontrollaufgabe an den frontalen und parietalen Kortex abgegeben, während gleichzeitig Elektroenzephalographie (EEG) aufgezeichnet wird. In der vierten und fünften Sitzung wird die Stimulation mit nahezu Null-Phasenverschiebung im Alpha-Frequenzbereich, Anti-Synchronitäts-Alpha-Frequenz, nahezu Null-Phasenverschiebung arrhythmischer In-Synchronitäts-Stimulation und arrhythmischer unabhängiger Stimulation durchgeführt. Die nahezu Null-Phasenverschiebung arrhythmischer In-Synchronitäts-Stimulation und arrhythmische unabhängige Stimulation werden sowohl in der vierten als auch in der fünften Sitzung als aktive Kontrolle durchgeführt. Jede Sitzung wird durch mindestens einen Tag als Auswaschphase getrennt.
Die rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in einem arrhythmischen Muster mit einer Phasenverzögerung von nahezu Null abgegeben, die in der Dauer an die rhythmische Stimulation für diese Sitzung angepasst ist.
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in verschiedenen unabhängigen arrhythmischen Mustern abgegeben, deren Dauer an die rhythmische Stimulation für diese Sitzung angepasst ist.
Die rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in Alpha-Frequenz (etwa 10 Hz) mit einer Phasenverzögerung von nahezu null abgegeben.
Rhythmische transkranielle Magnetstimulation (TMS) wird sowohl an den frontalen als auch an den parietalen Kortex in Alpha-Frequenz (ungefähr 10 Hz) mit einem 180-Grad-Phasenversatz, antisynchron, geliefert.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Anzahl der erinnerten Elemente
Zeitfenster: Während einer 3-stündigen Sitzung gleichzeitig mit der Stimulation gemessen
Die Anzahl der erinnerten Elemente, oft als Arbeitsgedächtniskapazität bezeichnet, wird berechnet als die Anzahl der zu erinnernden Elemente (2, 3 oder 4) multipliziert mit der Trefferquote minus der Falschalarmquote, geteilt durch eins minus der Falschalarmquote. Der Wertebereich liegt zwischen 0 und 4, wobei höhere Werte eine bessere Leistung bedeuten.
Während einer 3-stündigen Sitzung gleichzeitig mit der Stimulation gemessen
Stärke der funktionellen Konnektivität zwischen frontaler und parietaler Kortex in Theta-Frequenz
Zeitfenster: Während der gesamten 3-stündigen Sitzung gleichzeitig mit der Stimulation gemessen
Die funktionelle Konnektivität wird mithilfe des gewichteten Phasenlag-Index (wPLI) gemessen, der den Mittelwert des Imaginärteils der Differenz in der Theta-Frequenzphase zwischen frontaler und parietaler elektrischer Aktivität während der zweiten Hälfte des Stimulationszuges für jeden Versuch darstellt. Die Werte reichen von 0 bis 1, wobei ein höherer Wert eine stärkere funktionelle Konnektivität repräsentiert.
Während der gesamten 3-stündigen Sitzung gleichzeitig mit der Stimulation gemessen

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Durchschnittliche Phasenverzögerung der funktionellen Konnektivität zwischen frontaler und parietaler Kortex im Theta-Frequenzbereich
Zeitfenster: Gemessen gleichzeitig mit der Stimulation während einer 3-stündigen Sitzung
Die Phasenverschiebung wird als resultierender Phasenwinkel nach Mittelung der Phasendifferenz zwischen frontalen und parietalen kortikalen elektrischen Signalen während der zweiten Hälfte des Stimulationszuges für jeden Versuch berechnet. Die Werte reichen von 0 bis 360 Grad. Ein Wert näher an 0 Grad oder näher an 360 Grad repräsentiert eine nahezu null Phasenverschiebung, während ein Wert näher an 180 Grad eine größere Phasenverschiebung darstellt.
Gemessen gleichzeitig mit der Stimulation während einer 3-stündigen Sitzung

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Ermittler

  • Hauptermittler: Flavio Frohlich, PhD, University of North Carolina, Chapel Hill

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

24. Januar 2022

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

20. Dezember 2024

Studienabschluss (Tatsächlich)

20. Dezember 2024

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

11. Januar 2022

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

11. Januar 2022

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

24. Januar 2022

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

20. November 2025

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

6. November 2025

Zuletzt verifiziert

1. Januar 2025

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Andere Studien-ID-Nummern

  • 21-0248
  • 1R01MH124387 (US NIH Stipendium/Vertrag)

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

JA

Beschreibung des IPD-Plans

Deidentifizierte individuelle Daten, die die Ergebnisse stützen, werden ab 9 bis 36 Monaten nach der Veröffentlichung weitergegeben, vorausgesetzt, der Prüfer, der die Verwendung der Daten vorschlägt, hat die Genehmigung eines Institutional Review Board (IRB), eines Independent Ethics Committee (IEC) oder eines Research Ethics Board (REB). ) und führt eine Datennutzungs-/Datenweitergabevereinbarung mit der University of North Carolina in Chapel Hill aus.

IPD-Sharing-Zeitrahmen

9 bis 36 Monate nach Veröffentlichung

IPD-Sharing-Zugriffskriterien

Prüfer, der vorschlägt, die Daten zu verwenden, haben eine IRB-, IEC- oder REB-Zulassung und eine unterzeichnete Datennutzungs-/Datenweitergabevereinbarung mit der University of North Carolina in Chapel Hill.

Art der unterstützenden IPD-Freigabeinformationen

  • STUDIENPROTOKOLL
  • SAFT
  • ICF

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Ja

Produkt, das in den USA hergestellt und aus den USA exportiert wird

Ja

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